Régimes des feux et dynamique forestière post-feu de part et d'autre de la limite nordique des forêts commerciales au Québec

L'intérêt pour l'écologie des feux de forêt ainsi que sa compréhension a augmenté depuis les trente dernières années, cependant il subsiste toujours des lacunes dans les connaissances qui traitent de l'hétérogénéité spatiale des feux de forêt. Ainsi, il est généralement admis que le régime de feu varie en réponse à des processus écologiques déterminés par les conditions climatiques et physiques, qui en retour affectent la succession et la mosaïque forestière. Alors que le régime de feu est caractérisé par plusieurs attributs tels que la taille, la fréquence, la sévérité, la saisonnalité ou encore l'intensité des feux, cette thèse s'intéresse principalement à la variation spatiale des superficies, de la fréquence et de la forme des feux. L'objectif général est d'améliorer les connaissances sur le régime en forêt boréale en déterminant les facteurs responsables de la variation régionale de ces attributs et d'en analyser les effets sur les processus écologiques qui affectent l'établissement du couvert après feu. Le territoire étudié couvre un vaste territoire de plus de 400 000 km2 dans la forêt boréale de l'est du Canada. Plus particulièrement, on s'intéresse ici à l'hétérogénéité spatiale du régime de feux en lien avec la composition et la morphologie des dépôts de surface et leur drainage (SDD) dans la province du Québec. En effet, alors que les SDD jouent un rôle majeur dans l'établissement de la végétation et la structure des paysages des forêts boréales, peu d'études ont réussi à mettre en évidence le lien entre les différents types de SDD et la variabilité régionale du régime de feu. Pourtant, en raison de leur épaisseur, de leur morphologie, et leur texture ainsi que de leur drainage, les dépôts de surface sont attendu pour affecter le potentiel d'assèchement du combustible et donc d'influencer le régime de feu. C'est pourquoi, dans cette thèse, nous avons tenté principalement de répondre à trois questions peu documentées dans la littérature des feux de forêt. Tout d'abord, afin de vérifier si les dépôts de surface peuvent affecter la fréquence des feux, nous avons réalisé une classification des SDD afin d'illustrer leur potentiel d'assèchement du combustible et nous avons ensuite estimé le cycle de feu par type de SDD (Chapitre I). Par la suite, nous avons évalué si les différentes valeurs de cycle de feu observées entre les SDD varient d'une région à l'autre. Nos résultats montrent une variation considérable du cycle de feu entre les types de SDD (de 144 à 425 ans) et entre les régions (de 90 à 715 ans). Une analyse discriminante suggère qu'une combinaison de facteurs climatiques (précipitation, indice d'aridité et température) et physiques (till xérique indifférencié et till mésique indifférencié) pourrait expliquer ces variations à l'échelle régionale. En outre, nos résultats montrent que les valeurs de cycle de feu des SDD ne peuvent pas se distinguer significativement dans des environnements climatiques très favorables à la sécheresse estivale et donc propices à la propagation du feu (cycle de feu < 150 ans). A l'inverse, lorsque le climat est moins propice au feu (cycle de feu > 300 ans), les SDD se distinguent significativement. Deuxièmement, afin de vérifier si la physionomie du paysage impose un contrôle sur le régime des feux, nous avons testé si l'orientation des SDD, des cours d'eau et du relief peuvent influencer l'orientation, la taille et la forme des feux à l'échelle régionale (Chapitre II). La taille, la forme, l'orientation et l'excentricité ont été calculés pour chaque feu puis compilés par écodistricts sélectionnés de la province de Québec entre 1970 et 2010. Les écodistricts ont été regroupés sur la base de ces mêmes attributs avec une analyse de groupement hiérarchique. Ensuite, des variables environnementales incluant la température, les précipitations, l'indice de sévérité de feux, la topographie, les dépôts de surface et l'hydrographie ont été testées pour décrire chaque zone en utilisant une analyse canonique de redondance. Nos résultats montrent des différences significatives entre la taille, la forme et l'orientation des feux qui permettent de distinguer des zones spatialement homogènes et contigües. Ces résultats permettent de suggérer que l'orientation dominante des feux à l'intérieur des zones répond à une orientation similaire des cours d'eau et des SDD. Dans certaines zones, une direction des vents dominants parallèles à l'ensemble du paysage au moment du feu peuvent créer des conditions de propagation propices aux très grands feux (taille moyenne > 17 000 ha). Troisièmement, pour tester l'effet des SDD sur le rétablissement des forêts après feu, nous avons estimé la vitesse et la qualité d'établissement du couvert forestier en fonction du temps depuis le dernier feu pour passer du stade de brûlis au stade régénéré puis au stade de jeune forêt (Chapitre III). Nous avons testé si les forêts situées dans les régions sèches (caractérisées par une proportion élevée de SDD secs, de faibles précipitations et un cycle de feu court) tendent à se rétablir plus lentement après feu, menant à une forêt moins dense, par rapport à une région plus humide caractérisée par un cycle de feu plus long. Des comparaisons de régressions logistiques multinomiales avec le critère d'information d'Akaike suggèrent que les variables les plus significatives expliquant la régénération après feu sont le temps depuis feu, le type de SDD, l'indice canadien de sécheresse et les précipitations de la saison de croissance. Un rétablissement rapide et dense des forêts, indicateur d'une meilleure croissance, est observé sur les dépôts de till subhydriques seulement dans les régions caractérisées par un cycle de feu long (> 500 ans). À l'inverse, un rétablissement lent et peu dense, indicateur d'un manque d'individus génère une forêt clairsemée dans les régions caractérisées par un cycle de feu court (< 200 ans) et une proportion élevée de dépôts grossiers secs tels que les juxta-glaciaires, mais aussi les dépôts mésiques dans certains cas. En conclusion générale, on peut dire que l'ensemble des résultats a permis une meilleure compréhension du régime de feu dans les forêts boréales en mettant en relief l'effet des SDD sur la variabilité spatiale du régime de feu à l'échelle régionale. La thèse, dans son ensemble, nous rappelle l'importance des facteurs à grande échelle sur la dynamique forestière post-feu. Alors que le climat reste le facteur déterminant dans la variabilité du régime de feu, nos résultats montrent que les SDD, dans certaines conditions, peuvent modérer ou accentuer la fréquence et la taille des feux voir même contraindre leur orientation. En dépit des limites potentielles, attribuables à la grandeur de l'échelle des analyses, ces nouvelles connaissances ont des implications pour un aménagement durable des forêts et une meilleure gestion des incendies en forêt boréale. Ces connaissances seront certainement aussi utiles pour envisager des stratégies d'adaptions aux changements climatiques. Alors que cette thèse se concentre sur la province du Québec, il est envisageable que l'approche et les conclusions développées ici soient applicables pour l'ensemble de la forêt boréale où le feu demeure la perturbation naturelle dominante.\ud ______________________________________________________________________________ \ud MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Aménagement écosystémique, indice canadien de sécheresse, changements climatiques, cycle de feu, dépôts de surface, drainage, géomatique, géomorphologie, pessière à mousses, orientation, régionalisation, régénération

Contrasting human influences and macro-environmental factors on fire activity inside and outside protected areas in North America

Human activities threaten the effectiveness of protected areas (PAs) in achieving their conservation goals across the globe. In this study, we contrast the influence of human and macro-environmental factors driving fire activity inside and outside PAs. Using area burned between 1984 and 2014 for 11 ecoregions in Canada and the United States, we built and compared statistical models of fire likelihood using the MaxEnt software and a set of 11 key anthropogenic, climatic, and physical variables. Overall, the full model (i.e. including all variables) performed better (adjusted area under the curve ranging from 0.71 to 0.95 for individual ecoregions) than the model that excluded anthropogenic variables. Both model types (with and without anthropogenic variables) generally performed better inside than outside the PAs. Climatic variables were usually of foremost importance in explaining fire activity inside and outside PAs, with anthropogenic variables being the second most important predictors, even inside PAs. While the individual contributions of anthropogenic variables indicate that fire activity decreased as of function of increasing human footprint, the anthropogenic effects were often substantially greater than those of physical features and were comparable to or even greater than climatic effects in some densely developed ecoregions, both outside and within PAs (e.g. Mediterranean California, Eastern Temperate Forest, and Tropical Wet Forests). Together, these results show the pervasive impact of humans on fire regimes inside PAs, as well as outside PAs. Given the increasing attractiveness of PAs, the implications for adaptive fire management beyond the concept of naturalness in the PAs are discussed. Our assessment of human-altered fire activity could serve as an indicator of human pressure in PAs; however, we suggest that further analysis is needed to understand specific interactions among fire, human pressures, and the environmental conditions at the scale of PAs

Forest Landscape Restoration Legislation and Policy: A Canadian Perspective

Restoring degraded ecosystems is an urgent policy priority to regain ecological integrity, advance sustainable land use management, and mitigate climate change. This study examined current legislation and policies supporting forest landscape restoration (FLR) in Canada to assess its capacity to advance restoration planning and efforts. First, a literature review was performed to assess the policy dimension of FLR globally and across Canada. Then, a Canada-wide policy scan using national databases was conducted. While published research on ecological restoration has increased exponentially in Canada and globally since the early 1990s, our results showed that the policy dimensions of FLR remain largely under documented in the scientific literature, despite their key role in implementing effective restoration measures on the ground. Our analyses have identified over 200 policy instruments and show that Canada has developed science-based FLR policies and best practices driven by five main types of land use and extraction activities: (1) mining and oil and gas activities; (2) sustainable forest management; (3) environmental impact assessment; (4) protected areas and parks; and (5) protection and conservation of species at risk. Moreover, FLR policies have been recently added to the national climate change mitigation agenda as part of the nature-based solutions and the net-zero emission strategy. Although a pioneer in restoration, we argue that Canada can take a more targeted and proactive approach in advancing its restoration agenda in order to cope with a changing climate and increased societal demands for ecosystem services and Indigenous rights. Considering the multifunctional values of the landscape, the science&ndash;policy interface is critical to transform policy aspirations into realizable and quantifiable targets in conjunction with other land-use objectives and values

Le rôle du service national dans l'insertion des jeunes

[spa] El papel del servicio nacional en la inserciôn de los jôvenes . El ejército, por las formaciones que ofrece en sus escuelas, por el carâcter técnico y cientffico de algunos de sus sectores, pero también por las experiencias - entre ellas la del mando - que posibilita, pone a disposiciôn de los reclutas lo que se pueden llamar unos « recursos educativos ». También desempena el ejército un papel en cuanto a informaciôn sobre profesiones y posibilidades de empleo para que los jôvenes reclutas puedan integrarse mejor al mercado laboral tras terminar el servicio militar. . Sin embargo, no todos los reclutas se aprovechan igual de dichos recursos, y casi la tercera parte de los reclutas no tienen acceso a éstos. La mejora del estatuto del empleo al acabar apenas el servicio militar no parece directamente relacionada con estos recursos educativos. En cambio, aquellos que ya estaban bien insertados antes de su ida para el servicio, se han beneficiado a menudo de uno de los recursos educativos del servicio militar. [ger] Die Rolle des Wehrdienstes bei der beruflichen Eingliederung der Jugendlichen . Aufgrund der Ausbildungsmôglichkeiten, die die Armee in ihren Schulen bietet, der technischen und wissen- schaftlichen Ausrichtung mancher ihrer Sektoren, aber auch aufgrund der Erfahrungen, insbesondere bei der Menschenfiihrung, die sie ermôglicht, stellt die Armee den Wehrdienst Leistenden sogenannte zur Verfùgung. Des weiteren informiert sie uber die beruflichen Laufbahnen und Beschâftigungsmôglichkeiten, damit sich die jungen Manner, die zum Wehrdienst einberufen werden, nach dessen Beendigung besser in die Arbeitswelt integrieren . kônnen. Die Wehrdienst Leistenden nutzen diese Res- sourcen jedoch nicht aile auf die gleiche Weise; nahezu ein Drittel von ihnen haben keinen Zugang zu ihnen. Zwischen der Verbesserung des Status der Beschâftigung unmittelbar nach Ableistung des Wehrdienstes und der Inanspruchnahme dieser Ausbildungsressourcen besteht, so scheint es, kein direkter Zusammenhang. Diejenigen, die bereits vor ihrer Einberufung gut ins Berufsleben integriert sind, nutzen dagegen oftmals eine dieser Ressourcen wâhrend ihres Wehrdienstes. [fre] Le rôle du service national dans l'insertion des jeunes . L'armée, de par les formations qu'elle dispense dans ses écoles, le caractère technique et scientifique de certains de ses secteurs, mais aussi par les expériences - notamment celle du commandement - qu'elle rend possibles, met au service des appelés du contingent ce qu'on peut appeler des « ressources éducatives ». Elle joue aussi un rôle d'information sur les carrières et les possibilités d'emploi pour permettre aux jeunes appelés de mieux s'insérer sur le marché du travail à la fin de leur service. Cependant, tous les appelés ne profitent pas de la même façon de ces ressources et près du tiers des appelés du contingent n'y ont pas eu accès. L'amélioration du statut de l'emploi immédiatement après le service national ne semble pas liée directement à ces ressources éducatives. En revanche, ceux qui sont déjà bien insérés avant leur départ ont souvent bénéficié de l'une d'entre elles pendant leur service national. [eng] The Role Played by National Service in Integrating Young People into the World of Work . The army makes "educational resources" available to national service conscripts in the form of training provided in its schools, the technical and scientific nature of a number of its sectors, and the experience that can be gained, in particular in leadership. It also provides information on careers and job possibilities to help young conscripts improve their chances of entering the labour market following their national service. This said, not all conscripts benefit from these resources in the same way and nearly one-third of the national service conscripts do not have access to them at all. The improvement in employment status immediately after national service does not appear to be directly connected with these educational resources. However, those who are already well integrated before joining the army often benefit from one of these resources during their national service.

Woody Biomass Mobilization for Bioenergy in a Constrained Landscape: A Case Study from Cold Lake First Nations in Alberta, Canada

Wood-based bioenergy systems developed and managed by Indigenous communities can improve their ability to thrive and grow economically and socially and improve their resource-based decision-making processes. In this study, we collaborated with Cold Lake First Nations (CLFN), a community located in Northern Alberta, Canada, to investigate the opportunities and challenges of biomass mobilization from different feedstocks. Based on remote sensing and ground data, harvest residue and fire residue feedstocks were identified within the boundaries of the community and inside a radius of 200 km at 18 and 39 oven-dry metric tonnes (odt)/ha, respectively. CLFN also received woody biomass from local oil and gas producers that operate in their traditional territory, which is estimated at 19,000 odt/year. Despite being abundant, the woody biomass is difficult to access due to the extensive human footprint that surrounds the area and constrains the landscape. In terms of greenhouse gas (GHG) mitigation, the potential also appears limited because the community has access to natural gas at a competitive and stable price, unlike off-grid communities. In terms of cost savings, the low oil and gas prices make the biomass resources (pellets) less competitive to utilize than the natural gas that is available in the community

Enhanced plasticity of mature granule cells reduces survival of newborn neurons in the adult mouse hippocampus

Dentate granule cells are born throughout life in the mammalian hippocampus. The integration of newborn neurons into the dentate circuit is activity-dependent and structural data characterizing synapse formation suggested that the survival of adult-born granule cells is regulated by competition for synaptic partners. Here we tested this hypothesis by using a mouse model with genetically enhanced plasticity of mature granule cells through temporally controlled expression of a nuclear inhibitor of protein phosphatase 1 (NIPP1*). Using thymidine analogues and retrovirus-mediated cell labeling, we show that synaptic integration and subsequent survival of newborn neurons is decreased in NIPP1*- expressing mice, suggesting that newborn neurons compete with pre-existing granule cells for stable integration. The data presented here provides experimental evidence for a long-standing hypothesis and suggest cellular competition as a key mechanism regulating the integration and survival of newborn granule cells in the adult mammalian hippocampus

Predicting soil properties in the Canadian boreal forest with limited data: Comparison of spatial and non-spatial statistical approaches

Digital soil mapping (DSM) involves the use of georeferenced information and statistical models to map predictions and uncertainties related to soil properties. Many remote regions of the globe, such as boreal forest ecosystems, are characterized by low sampling efforts and limited availability of field soil data. Although DSM is an expanding topic in soil science, little guidance currently exists to select the appropriate combination of statistical methods and model formulation in the context of limited data availability. Using the Canadian managed forest as a case study, the main objective of this study was to investigate to which extent the choice of statistical method and model specification could improve the spatial prediction of soil properties with limited data. More specifically, we compared the cross-product performance of eight statistical approaches (linear, additive and geostatistical models, and four machine-learning techniques) and three model formulations (“covariates only”: a suite of environmental covariates only; “spatial only”: a function of geographic coordinates only; and “covariates + spatial”: a combination of both covariates and spatial functions) to predict five key forest soil properties in the organic layer (thickness and C:N ratio) and in the top 15 cm of the mineral horizon (carbon concentration, percentage of sand, and bulk density). Our results show that 1) although strong differences in predictive performance occurred across all statistical approaches and model formulations, spatially explicit models consistently had higher R2 and lower RMSE values than non-spatial models for all soil properties, except for the C:N ratio; 2) Bayesian geostatistical models were among the best methods, followed by ordinary kriging and machine-learning methods; and 3) comparative analyses made it possible to identify the more performant models and statistical methods to predict specific soil properties. We make modeling tools and code available (e.g., Bayesian geostastical models) that increase DSM capabilities and support existing efforts toward the production of improved digital soil products with limited data

Bioenergy for Community Energy Security in Canada: Challenges in the Business Ecosystem

Bioenergy represents a viable renewable alternative for the many off-grid remote communities in Northern Canada that rely on diesel-based energy infrastructure. Despite the abundance of forest-based biomass, bioenergy for heat and power in Canada is used primarily in industrial contexts. Community-scale bioenergy, although growing, has been limited. Supply chain challenges, institutional and policy arrangements, and community perspectives indicate a need to better understand the ‘business ecosystem’ for bioenergy in Canada. The ecosystem includes technologies, community contexts, suppliers, developers, and policy makers. In this study, we explore the bioenergy business ecosystem challenges and perspectives from supply-side stakeholders. Interviews were conducted with representatives from the government, industry, and community—all working in bioenergy. The results indicate the following challenges facing the bioenergy ecosystem, with respect to community energy security: lack of cross-jurisdictional consistency in legislation and policies across Canada, structural issues such as subsidized energy and utility ownership, and misdirected support for local capacity building in the bioenergy sector. We also find that the existing support systems are prone to misuse, pointing to efficiency gaps in investment flows. The insights that emerge from this work, especially from industry stakeholders, are meaningful for communities and policy makers alike

Bioenergy for Community Energy Security in Canada: Challenges in the Business Ecosystem

Bioenergy represents a viable renewable alternative for the many off-grid remote communities in Northern Canada that rely on diesel-based energy infrastructure. Despite the abundance of forest-based biomass, bioenergy for heat and power in Canada is used primarily in industrial contexts. Community-scale bioenergy, although growing, has been limited. Supply chain challenges, institutional and policy arrangements, and community perspectives indicate a need to better understand the &lsquo;business ecosystem&rsquo; for bioenergy in Canada. The ecosystem includes technologies, community contexts, suppliers, developers, and policy makers. In this study, we explore the bioenergy business ecosystem challenges and perspectives from supply-side stakeholders. Interviews were conducted with representatives from the government, industry, and community&mdash;all working in bioenergy. The results indicate the following challenges facing the bioenergy ecosystem, with respect to community energy security: lack of cross-jurisdictional consistency in legislation and policies across Canada, structural issues such as subsidized energy and utility ownership, and misdirected support for local capacity building in the bioenergy sector. We also find that the existing support systems are prone to misuse, pointing to efficiency gaps in investment flows. The insights that emerge from this work, especially from industry stakeholders, are meaningful for communities and policy makers alike